U型管两侧溶液液面高度变化

U型管两侧溶液液面高度变化

半透膜：

指一类可以让小分子物质透过而大分子物质不能通过的薄膜的总称。小分子和大分子的界定依据膜种类的不同而划分范围不同。例如，对于鸡蛋的膜来说，葡萄糖分子就是大分子物质；而对于透析管来说，葡萄糖是小分子物质；对于肠衣来说，碘以及葡萄糖是小分子物质，而淀粉是大分子物质。在日常生活中，常见的半透膜有鸡蛋膜、鸡的嗉囊、鱼鳔、蚕豆种皮、玻璃纸、青蛙皮、动物膀胱、肠衣、蛋白质胶膜，火棉胶膜以及其他一些可从生物体上剥离的薄膜类物质。
活细胞内的生物膜只允许水分子自由通过，它所选择的离子、小分子物质可以通过，而其他的离子、小分子和大分子不能透过，是严格的半透膜。细胞丧失活力后生物膜的选择透过能力丧失。

渗透压

将溶液和水置于U型管中，在U型管中间安置一个半透膜，以隔开水和溶液，可以见到水通过半透膜往溶液一端跑，假设在溶液端施加压力，而此压力可刚好阻止水的渗透，则称此压力为渗透压，渗透压的大小和溶液的重量摩尔浓度、溶液温度和溶质解离度相关，因此有时若得之渗透压的大小和其他条件，可以反推出溶质分子的分子量。

定性理解：溶液浓度越大，渗透压越大

渗透压：水分子经半透膜进入蔗糖溶液，而溶质（这是蔗糖）不会透过半透膜。单位体积清水中的水分子比单位体积蔗糖溶液中的水分子多，所以在单位时间内水分子有烧杯透过半透膜进入漏斗内的数量多于水分子由漏斗进入烧杯中的数量。水分子总是从水多的地方到水少的地方，即从浓度低的溶液到浓度高的溶液。因此产生静水压力，如果在溶液的上方施加一个压力，其大小恰好阻止水分子的净渗入，这个压力数值就是该溶液在该浓度下的渗透压（osmotic pressure），用符号π表示，单位：atm。

Q1:在不封口的U型管底部,竖插着一个半透膜,把U型管分成两个体积相等的部分.然后分别装入浓度不等的蔗糖溶液(蔗糖分子不能通过半透膜).问液面的变化情况.
答案是:低浓度那边的液面会降低而高浓度那边的液面则会升高.但此时左右两边的溶液并非等渗溶液(溶液浓度不相等),液面较高的那边浓度会较高。

解析：浓度高的一侧渗透压高，所以吸水。但吸水后要克服液面升高后的液面差带来的压强，所以这一面的渗透压－这个压强＝另一侧的渗透压，所以液面较高的那边浓度仍然会较高。

Q2:如果上题中的半透膜允许葡萄糖分子通过,而在半透膜的两边分别加入体积和浓度均相等的葡萄糖溶液和蔗糖溶液,请问液面会怎样变化?
这题的答案是说葡萄糖溶的这边的液面会先高与蔗糖分子那边的液面,然后蔗糖分子那边的液面又会高于葡萄糖分子这边的液面。

Q3：把体积相同的10％葡萄糖溶液和10％蔗糖溶液，用半透膜隔开其分子移动的方向是？（）

A葡萄糖分子向蔗糖溶液中移动 B蔗糖分子向葡萄糖溶液中移动

C水分子从蔗糖溶液中向葡萄糖溶液中移动 D水分子从葡萄糖溶液中向蔗糖溶液中移动

选C,因为蔗糖分子比葡萄糖分子大,所以体积相同的10％葡萄糖溶液和10％蔗糖溶液中,10％葡萄糖溶液中葡萄糖分子多,10％蔗糖溶液中蔗糖分子少,1所以0％葡萄糖溶比10％蔗糖溶液中水分子少,根据渗透作用原理,所以水分子从蔗糖溶液中向葡萄糖溶液中移动

Q4：U型管两边分别装着10%的葡萄糖和蔗糖溶液中间由一个只能通过水的半透膜隔着 一段时间后哪边液面高?(答案：葡萄糖这边升高)

Q5：在U型管中,中间有半透膜隔开,一边是葡萄糖溶液,一边是等渗甘油.问:管两边高度如何变化?

答案：油是可以任意穿过的,尽管是等渗甘油,甘油也会向葡萄糖溶液移动,最终葡萄糖溶液高度高于甘油.
当然不会永不停止,当葡萄糖溶液上升那段得重力等于渗透压的差时就会静止.

Q6：2008.江苏生物高考33题　某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。

增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。

（1）设计出继续实验的简要步骤：

　①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热（或隔水加热）U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化。②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，（60℃～65℃）水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀

（2）预测实验现象并作出结论：如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜； 如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜. （以上加粗体的文字是原高考题命题者拟定的答案）

商榷：根据题目的介绍和乙图可知，乙图U型管右侧液面较高，且右侧溶液为蔗糖溶液。蔗糖在蔗糖酶的作用下，可水解成还原糖（葡萄糖和果糖）。所以在U型管的右侧加入蔗糖酶以后，蔗糖就会被水解成还原糖，如果还原糖能透过半透膜，则U型管两侧的浓度会趋于平衡，U型管两侧的液面高度差会随之缩小；如果还原糖不能透过半透膜，则U型管右侧由于浓度更大，会继续向左侧吸水而使液面进一步升高，即U型管两侧的高度差会增大。

因此，要“探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜”，只需要在U型管右侧用蔗糖酶处理后，观察U型管两侧液面的变化，就可以得出答案。

因为考生都知道蔗糖在蔗糖酶的作用下，可以水解成还原糖，所以，只要U型管两侧的液面有变化，就可以根据液面变化的情况确定还原糖能否通过半透膜。在知道液面变化的情况下，又用斐林试剂去检测U型管中是否有还原糖，完全是多此一举，毫无必要。

Q7：如图，把体积与质量浓度相同的葡萄糖与蔗糖溶液用半透膜（允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过）隔开，开始和一段时间后页面的情况是( )

A甲高于乙 B乙高于甲

C甲先高于乙，乙后高于甲 D乙先高于甲，甲后高于乙

答案：选C
首先，水和葡萄糖分子可以通过半透膜，蔗糖分子不能。由于葡萄糖溶液与蔗糖溶液溶质的质量相同，所以刚开始葡萄糖一侧溶液浓度较大。此时由于水的渗透作用，会使得右侧的水渗透到左边，此时甲高于乙。（水的渗透比葡萄糖分子快得多）此时葡萄糖开始缓慢向右侧透过，由于左侧溶液浓度的降低和右侧浓度升高，水会随着葡萄糖一起向右侧渗透。由于蔗糖无法到左边来，而葡萄糖会到右边去（溶质会自由向溶剂中均匀分布，所以右边的蔗糖不会抑制葡萄糖移动），所以右边溶液浓度会逐渐超过左边，此时水会向右侧渗透。当浓度差引起的水向右渗透的动力等于液面高度差引起的水向左渗透的动力相等时，渗透相对静止，此时乙高于甲。

【拓展】将未萌芽（甲）、迅速萌芽期（乙）与萌芽末期（丙）的绿豆子叶各20个分别加等量的水研磨后过滤，各取此滤液10 mL分别注入三个U形管的右侧，并各在其左侧注入等量蒸馏水，Ｕ形管的中央部位均有一半透膜隔离滤液与蒸馏水，经数十分钟后三组Ｕ形管的液面变化是（　）
　A．三种滤液水位等高 B．乙液水位高于甲液
　C．丙液水位高于乙液 D．甲液水位高于乙液

【解析】未萌芽期（甲）U型管右侧的液面将上升并且到达一定程度后不再上升,因为未萌芽期的绿豆子叶内有大量的淀粉,
迅速萌芽期（乙）U型管右侧的液面将先上升并且到达一定程度后再下降,因为迅速萌芽期的绿豆子叶内的淀粉一部分被耗尽,此时绿豆子叶代谢旺盛体内有较多的淀粉酶所以滤液中有大量淀粉酶剩下一部分因为在滤液中的淀粉酶的催化下水解
萌芽（丙）U型管右侧的液面将保持不变,因为此时绿豆子叶内的养料已耗尽

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